烘干车间基本工艺专业课程设计.doc

学校代码：
学 号：

水泥工业热工设备课程设计阐明书

题 目：10.00t/h烘干车间工艺设计
学生姓名：
学 院：学院
系 别：系
专 业：
班 级：
指引教师：

二 〇 一 X 年 月
摘 要
本课程设计重要是对烘干机设计计算，烘干物质是矿渣，以顺流烘干方式进行计算。该烘干系统包括重要设备有：回转烘干机、旋风收尘器、袋收尘器以及其他辅助设备—如提高机、带式输送机、排风机、鼓风机、螺旋输送机、料仓等。设计重要计算为热平衡计算和物料平衡计算。
本课程设计重要是对烘干机车间设计进行了详细讲述。通过原始资料及实际条件，重要进行了回转烘干机产量和水分蒸发量计算，烘干机热效率；在燃烧室热平衡计算中，计算了空气量、烟气量、烟气构成以及收入热量和支出热量，因热量收支平衡从而计算出混合用冷空气量；燃烧室设计计算，计算了燃烧室耗煤量及炉膛容积，喷嘴直径；除尘系统中阐明了除尘分管直径计算和废气排放浓度和排放量计算，通过废气排放量、温度和含尘浓度进行除尘系统及排风机实务选型以达到符合废气排放原则规定。通过对重要数据计算，选取出符合规定设备型号，达到节能环保国际规定，同步又可以使公司利益最大化。
核心词：烘干机车间；烘干机；燃烧室；输送机；收尘器

目 录

引 言 1
第一章 原始数据及设计条件 2
1.1设计技术条件、技术参数等 2
第二章 回转烘干机产量和水分蒸发量 3
2.1回转烘干机产量 3
2.2烘干机水分蒸发量 3
2.3 回转烘干机操作方式 3
2.4烘干机功率 4
2.5物料在烘干机内停留时间 4
第三章 燃烧室热平衡计算 5
3.1干燥无灰基转化为收到基计算 5
3.2空气量、烟气量及烟气构成计算 5
3.3热平衡计算 6
3.3.1收到热量 6
3.3.2支出热量 6
第四章 烘干机热平衡计算 8
4.1收入热量 8
4.2支出热量 9
4.3烘干机热耗和热效率 10
第五章 燃烧室设计计算 11
5.1耗煤量计算 11
5.2 燃烧室炉膛容积计算 11
5.3喷煤嘴直径计算 11
5.3.1空气用量 12
5.3.2 一次风用量及风速 12
5.3.3喷煤嘴直径 12
5.4燃烧室鼓风机选型 12
5.4.1 规定鼓风量 12
5.4.2 鼓风机压力 12
5.4.3 鼓风机选型 13
第六章 除尘系统 13
6.1 烘干机废气量 13
6.2 除尘器选型计算 13
6.2.1 旋风收尘器选型及阻力计算 13
6.2.2 袋式收尘器选型及阻力计算 14
6.2.3 除尘风管直径 15
6.3 排风机选型 16
6.3.1 进排风机风量 16
6.3.2 除尘系统总阻力 17
6.3.3 排风机选型 17
6.4 废气排放浓度和排放量 18
6.4.1 废气排放浓度 18
6.4.2 废气排放量 18
结 论 19
参照文献 19

烘干车间工艺流程图

引 言

 国内水泥产量已经持续十年居世界第一位。随着十二五规划即将编写和制定，国内水泥工业将会晤临着更快更好发展机遇。同步随着国家对节能减排和环保规定力度不断加大，咱们必须进行水泥工业调节构造，实现水泥工业由“粗放型”向“集约型”转变，必要在水泥工业发展中加大采用新技术新设备力度。重点对产品质量低劣，环境污染，资源挥霍小型水泥厂实行停产改造或坚决关停，并加大水泥原则向国际原则靠拢步伐，实现产品质量升级，产品构造调节目，争取在此前率先完毕国家对单位GDP能耗原则，真正做到水泥工业当代化。
国内回转窑水泥厂燃料基本上以煤为主,煤粉制备大多采用风扫煤磨系统。本次新型干法水泥生产线毕业设计，使咱们进一步理解水泥厂工艺设计基本内容和办法，为将来从事水泥厂设计打下了基本。
这个1.0kt/d熟料新型干法水泥生产线，采用先进新型干法预分解窑工艺技术装备，国产低压高效率预热器和可控气流高效篦冷机。整条生产线充分体现了“产品、质量、效益”指引思想，可以大大减少能耗和投资，提高产品质量，减少成本，从而为公司发展创造良好条件，有明显经济效益和社会效益。
可见，水泥是国民经济建设中不可缺少建筑材料。为了加速水泥工业发展，减少能耗，提高质量，减少成本，改进环境，增长产量，不断提高经济效益，合理配备以新型干法水泥生产线为中心，大力推动水泥工业发呈现状。

第一章 原始数据及设计条件

1.1设计技术条件、技术参数等：
1.烘干机类型：回转烘干机
2.烘干物料：矿渣
3.产量G=10（t/h）
4.烘干机干燥方式：顺流式
5.矿渣初水分：=20%
6.矿渣终水分：=1%
7.进烘干机烟气温度：=800℃
8.出烘干机烟气温度：=120℃
9.进料温度：=20℃
10.出料温度：=110℃
11.烘干机筒体表面温度：=130℃
12.环境温度：=20℃
13.大气压力：P=99992Pa
14.燃烧室类型：煤粉燃烧室
15.煤热值：=27810（kJ/kg）
16.煤工业分析：

（kJ/kg）
3.50
7.89
44.46
27810

17.煤元素分析：

80.30
6.10
11.6
1.4
0.6
100.00
18.煤粉燃烧室热效率：η=0.9
19废气出烘干机含尘浓度为10g/N
20.忽视空气中带入水汽

第二章 回转烘干机产量和水分蒸发量
2.1回转烘干机产量
烘干机产量普通按单位容积蒸发水分量指标进行计算
或= （2-1）
式中：
—回转烘干机产量（按具有初水分湿物料计算）
G—回转烘干机产量（按具有终水分湿物料计算）
V—回转烘干机容积 ;
—物料初水分，%
—物料终水分，%
A—回转烘干机单位容积蒸发强度 查《硅酸盐工业热工基本》表6-4得 A=37 。

2.2烘干机水分蒸发量
t水/h （2-2）
由此可依照《硅酸盐工业热工基本》 表6-2选用电机型号为：Y225M-6
电机转速：3.2r/min 电机功率：P=30kw
依照以上计算值和烘干机产量规定 G=10 t/h .选用烘干机规格 是对的，符合规定。
2.3 回转烘干机操作方式选取
依照初水分含量高低及物料粘性选取顺流式或逆流式，还可以依照场地大小选取烘干物料五矿渣，初水分含量不太高，且矿物粘性不大选取顺流式烘干机。

2.4 烘干机功率

（2-3）
式中：
N—回转烘干机规定功率，KW；
D—回转烘干机直径，m;
L—回转烘干机长度，m;
—烘干机物料堆积密度，；查《新型干法水泥设计手册》776页 表14-7可知，干酸性粒状矿渣密度为0.6-0.8 ,此处选。
—电机转速，；
K——随烘干机负荷率而定系数，此处选 K=0.069 选自《新型干法水泥设计手册》 表 5-4 115页

2.5 物料在烘干机内停留时间

（2-4）
式中：—物料休止角，
摘自《硅酸盐工业热工基本》表14-7得 P776
—烘干机内构造阻碍物料系数
摘自《硅酸盐工业热工基本》
—烘干机倾斜角 tan
摘自《硅酸盐工业热工基本》 表 5-1 P112

min

第三章 燃烧室热平衡计算
3．1干燥无灰基转化为收到基计算
（3-1）
（3-2）
同理可得：

3．2 空气量、烟气量及烟气构成计算
基准：100kg煤粉，列表计表 表3-1
构成
质量（kg）
物质量（kmol）
燃烧所需理论空气量（kmol）
烟气量（kmol）

总计
C
71.38
5.95
5.95

5.95

H
5.42
2.71
1.36

2.71

O
10.31
0.322
-0.322

N
1.24
0.044
—

0.044
26.35

S
0.53
0.017
0.017

0.017

W
3.50
0.194
—

0.194

A
7.61
—
—

共计
100.00

7.005

5.95
2.904
0.017

26.394
35.265
当a=1.2时
烟气中过剩量（1.2-1）7.005=1.401kmol
烟气中过剩量kmol

1.401

5.27

实际烟气量
烟气构成（%）
烟气体积（N/kg煤粉）
5.95
2.904
0.017
1.401
31.664
41.94
14.19
6.92
0.041
3.364
75.50
100.00
1.333
0.650
0.004
0.314
7.093
9.394
理论空气用量为N/kg煤粉
实际空气用量为N/kg煤粉
理论烟气量为N/kg煤粉
实际烟气量为N/kg煤粉
3．3 热平衡计算

图：3-3-1

燃烧室热平衡如图3-3-1
平衡范畴：燃烧室
平衡基准：1kg煤粉，0℃
3.3.1收到热量
（1）煤粉化学热： kJ/kg煤粉 （3-3）
（2）煤粉量热为： （3-4）
查资料《新型干法水泥工艺设计手册》知煤粉在20℃时平均比热=1.26
（3）空气显热为：
设混合用冷空气量为

查资料知：干空气在20℃时平均比热

3.3.2 支出热量
（1）热烟气带出热量计算如下：
出燃烧室烟气温度为800℃，烟气总量=
不同气体在800℃时平均比热见表3-2：
不同气体在800℃时平均比热、烟气量 表:3-2
气体名称

空气
800℃时平均比热
2.140
1.668
2.186
1.450
1.367
1.385
烟气量

1.333
0.650
0.004
0.314
7.093

摘自：《硅酸盐工业热工基本》 表：4-13

（2）燃烧室损失热量计算如下：
燃烧室热效率：η=0.9
（3-5）

（3）热量平衡
收入热量=支出热量

得：
烟气总量及烟气比热分别为：

800℃时烟气平均比热为

第四章 烘干机热平衡计算

平衡范畴：烘干机进料口到烘干机出料口
平衡基准：1kg汽化水，0℃
烘干机平衡示意图：

4.1 收入热量：
（1） 进烘干机热烟气带入热量：
kJ/kg水 (4-1)
式中：——进烘干机热烟气带入热量，kJ/kg水;
——蒸发1kg/水需要热气体量，
——进烘干机烟气温度，℃
——进烘干机热气体平均比热，
（2）进烘干机湿物料带入热量：
(4-2)

式中:——进烘干机湿物料带入热量，kJ/kg水;
——进烘干机物料初水分，%
——出烘干机物料终水分，%
——进烘干机湿物料温度，℃
——水比热，=4.1868
——绝干物料比热，，查资料知：20℃时=0.84
(3) 总收入热量=+=（1147.2+157.29）kJ/kg水;
4．2 支出热量
120℃时不同气体平均比热、废气量如表4-1
120℃时不同气体平均比热、废气量 表：4-1
气体名称

120℃时不同气体平均比热[]
1.730
1.509
1.828
1.321
1.297
1.302
废气量（）
1.333
0.650
0.004
0.314
7.093
12.945
（1）蒸发水分及水汽带走热量：
=2490+ （4-3）
=2490+1.878120
=2715.36
式中： ——蒸发水分及水汽带走热量，
——每公斤水在0℃是变成水蒸气所需汽化潜热，
——水蒸气由0℃升至时平均比热，
——出烘干机废气温度，℃
（2） 出烘干机废气带走热量：

（4-4）

式中： ——出烘干机废气带走热量，
——出烘干机废气比热，
——出烘干机废气温度，120℃
——出烘干机废气量，
（3）出烘干机物料带走热量
（4-5）

式中：
——出烘干机物料带走热量，
——出烘干机物料温度，110℃
4）烘干机筒体散热损失：
（4-6）

=302
式中:
——烘干机筒体散热损失，
——烘干机筒体散热表面积，
——烘干机直径，
——烘干机长度，
——考虑到滚筒和大齿轮等所增长表面系数
——筒体外表面平均温度，℃
——周边环境温度，℃
——烘干机每小时水分散发量，
——传热系数，，见表4-2
回转烘干机筒体表面传热系数 表4-2：
（℃）
外界风速（m/s）
0
2
4
6
8
100
50
92
115
132
148
150
63
106
131
148
164
总支出热量

5）热量平衡
收入热量=支出热量

得：
4．3烘干机热耗和热效率
热耗：
热效率：

第五章 燃烧室设计计算

5．1 耗煤量计算
耗煤量为： （5-1）

（5-2）
（5-3）
式中：
——烘干机煤耗，
——烘干机煤耗，
——燃烧室耗煤量，
——燃烧室热效率
5．2 燃烧室炉膛容积计算：
燃烧室炉膛容积： （5-4）
式中：
——燃烧室炉膛空间容积，
——燃烧室炉膛容积热强度，，煤粉燃烧室普通为
。
5．3 喷煤嘴直径计算
5．3．1 空气用量
每公斤煤实际空气用量（α=1.2）时为：
每秒钟空气用量为：
转换为工作状态为：
5．3．2 一次风用量及风速
可燃挥发份含量为：
％

煤粉燃烧室重要操作参数 表：5-1
物料种类
挥发份含量
一次风量
一次风速
二次风速
空气过剩系数
无烟煤
2——9
15——20
12——16
18——22
1.2
摘自《硅酸盐工业热工基本》 120页 表 5-9

查上表取一次风比例43%
则一次风用量
一次风速取25m/s
5．3．3 喷煤嘴直径
喷煤嘴直径m （5-5）
取外径为φ=172mm喷煤嘴
如果用两个喷煤嘴，则喷煤嘴直径为
外径取φ=124mm喷嘴

5．4 燃烧室鼓风机选型
5．4．1 规定鼓风量
燃烧室总风量：
考虑50%风量储备，规定在工作状态下鼓风量为：
鼓风机风量
5．4．2 鼓风机压力
煤粉燃烧室一次风鼓风机压力普通为-3000Pa
5．4．3 风机选型
9-19-4 型高压离心通风机 表：5-2
转速
r/min
全风压
风量

出风口方向
电动机型号
电动机功率
传动方式
电机外形尺寸
㎜
电机质量
㎏

2900

4112

2504

Y112M-2

4

A
435
587715

43

第六章 除尘系统

6.1 烘干机废气量
(6-1)
式中：
—出回转烘干机废气量， ；
—烘干机每小时蒸发水分量， ；
—蒸发1kg 水需要热气体量， 水；
—水汽密度， 。
烘干机废气量：

6.2 除尘器选型计算
本设计采用二级除尘：一级采用旋风收尘
二级采用电收尘

6．2．1 旋风除尘器选型及阻力计算
1．进入旋风除尘器风量
考虑烘干机漏风20%， 管道散热。设收尘器温度降至，则进入旋风收尘器风量为：
2. 进入旋风除尘器气体含尘浓度
废气出烘干机系统含尘浓度为 ，则进入旋风除尘器含尘浓度为：
3．旋风收尘器选型
表 6-1：
型号
筒径 mm
净化能力
筒数
CLT/A—4×7.5Y
750
11680~25000
4
选自《新型干法水泥厂设备选型使用手册》----------熊会思 熊然 编著 表6.4-2 624页
由以上可算得：
进风口宽度： （6-2）
截面积： （6-3）
进口风速：（）
4．旋风除尘器总阻力计算
（6-4）
式中：
—旋风除尘器流体阻力， ；
—粉尘浓度， ；
—空气密度， ；
—旋风筒阻力系数对Y 型出口， ；
—进口风速， W=6.02。
（）
6.2.2 电收尘器选型及阻力计算
1. 进入电收尘器风量
考虑该段漏风5%，并考虑设备及管道散热，进袋收尘废气温度降至，则进入除尘器风量为：
（）

2. 电收尘器选型：
依照以上计算可选用GD7.5ⅡB管极式电收尘器
GD7.5ⅡB型电收尘器技术性能 表：6-2
技术参数

解决风量()

电场风速（m/min）

有效断面积（）

气体容许最高温度（℃）

收尘器阻力（）

进口气体含尘浓度
（）

除尘效率(%)

16800 --32400
1.4
7.5
300
<196
<30
>=99
选自：选自《新型干法水泥厂设备选型使用手册》----------熊会思 熊然 编著 表6.4-34 P677
3. 电收尘器阻力计算
电收尘器阻力以 计算。
6.2.3 除尘风管直径
除尘风管直径可按下式计算：
（6-5）
除尘风管风速，普通倾斜管道=12—16 m/s；垂直管道=8—12 m/s,水平管道=18—22m/s。
计算出风管直径，应按圆形通风管道统一规格选型，见表《新型干法水泥工艺设计手册》5-18 P130。在选用除尘风管管径时应优先选用基本系列。风管规格选取后，应重新计算风管风速。
表：6-3
外径（mm）
壁厚（mm）
基本系列
辅助系列
普通除尘风管
含尘浓度高除尘风管
800
900
1000
850
950
3.0-3.5
3.5-4.0
4.0-4.5
1． 烘干机至旋风除尘器阶段：
设该段以垂直风管计，取

取外径920mm，壁厚，则管内径为
管内实际风速：
2. 旋风除尘至电收尘段
设该段以倾斜风管计，取

取外径800mm，壁厚，则管内径为
管内实际风速：
3.电式除尘器到排风机段
设该段以倾斜风管计，取

取外径850mm，壁厚，则管内径为
管内实际风速：
6.3 排风机选型
6.3.1 进排风机风量
考虑漏风5%，风量储备10%，进排风机温度将至80℃，则排风机风量：

6.3.2 除尘系统总阻力
设燃烧室负压为30Pa，回转烘干机阻力为150Pa，管网阻力为400Pa
考虑20%风压储备。除尘系统总阻力为：

6.3.3 排风机选型
普通离心通风机性能，普通指在原则状态下性能，当气体温度t和大气压力p变化时，风机全风压可按下式计算：
（6-6）
如选用普通离心通风机，规定风机全风压：

排风机型号 表：6-4
排风机型号
转速
全风压
风量
出风口方向
电动机型号
电动机功率
传动方 式
外形尺寸
质量
㎏
4-72-8型离心通风机

1600

2478-
1816

17463-32380

0°

Y180M-2

22

C
1541.5
12911715

609
选自：《新型干法水泥厂工艺设计手册》972页 表15-126

如选用型锅炉引风机，规定风机风量：

可选用Y4-73-11（No9D）锅炉引风机:
全风压：1650～1310pa
风量：24000～41800
电动机：型号：； 功率：22KW。
6.4 废气排放浓度和排放量
6.4.1排放浓度
出烘干机废气浓度为
1）考虑烘干机漏风量20%，则进入旋风除尘器废气含尘浓度为：

2）定GLT/A型旋风除尘器收尘效率为，则出旋风除尘器废气含尘浓度为：

3）考虑该段漏风为5%，则进入袋式除尘器含尘浓度为：

4)定卧式电除尘器除尘效率为，则出电除尘器废气含尘浓度为：

5）考虑该段漏风为5%，则出排风机排放浓度为：

废气排放浓度低于《水泥公司污染物排放原则》（GB4915-）中规定规定。
6.4.2 废气排放量
单位总排放量：

烘干机产量：G=12.68kg
单位产品排放量：

单位产品排放量低于《水泥公司污染物排放原则》（GB4915-）中规定规定。

结 论

本次设计为日产240t水泥熟料，年产8.7万吨烘干车间工艺设计。通过计算得到设计烘干机型号为Φ2.4X18m，操作方式为顺流式，烘干机产量为10.00 t/h，水分蒸发量为3011 kg水/h ,烘干机功率为 32.19kW，物料在烘干机内停留时间为23.19min。依照烘干机热平衡计算可以懂得烘干机热耗为4214水，热效率为0.624。燃烧室炉膛容积为19.08，单管喷煤嘴内直径为168mm。
重要设备有：9-19-4型NO4.5A高压离心通风机， CLT/A-47.5Y旋风除尘器，Φ3000料仓，GD7.5ⅡB收尘器，斗式提高机。
以上就是我通过设计计算，查找资料选取设备型号所得出基本数据。由于个人水平有限，里面难免有错误、漏掉之处，请谅解。

参照文献
[1] 严生，常捷，程麟.新型干法水泥厂工艺设计手册.中华人民共和国建材工业出版社.
[2] 孙晋涛.硅酸盐工业热工基本.武汉理工大学出版社.1992
[3] 熊全思，熊然.新型干法水泥厂设备选型使用手册.中华人民共和国建材工业出版社.
[4] 胡道和.水泥工业热工设备.武汉理工大学出版社.1992
[5] 金容容.水泥厂工艺设计概论. 武汉理工大学出版社.1993